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中交“质”造助力厦门一“鹭”向东

静谧海面上的厦门第二东通道跨海段大桥傲然挺立。 何鹏飞 摄

编者按:伴海而生、因海而兴。鹭岛厦门作为海上丝绸之路倡议支点城市正抢抓开放新机遇,不断完善交通基础设施建设,推动厦门经济增速。一航局、二航局、二公局承建的厦门第二东通道工程预计将于2023年春节前投入使用,届时它将作为鹭岛东出的大动脉,为厦门发展迎来新的机遇。

本报通讯员 邓湘波 田本灿 何鸿鹏 戴文富

厦门第二东通道全长12.97公里,主线采用高速公路标准建设,其中本岛主线为双向6车道隧道,跨海段为双向8车道连续梁大桥,越过环东海域后则为高架桥。从空中俯瞰,犹如一条昂首向东、随时准备腾飞的巨龙。

厦门第二东通道是交通强国建设福建先行示范重点项目,也是福建省“六纵十横”规划高速路网中“一纵”以及厦门市“两环八射”快速路网的重要组成部分。项目建成后,将为进一步完善海西经济区路网和厦门市城市路网,构建我国东南沿海和海峡两岸综合运输枢纽奠定坚实基础。

项目建设过程中,中交建设者克服水浅泥深、隧道涌水以及箱梁衔接复杂等难题,创新工艺工法。截至目前,先后取得发明专利31项,荣获省部级工法6项,多项技术获行业协会大奖,再次擦亮跨海通道建设的“中交品牌”。

破关突围立东海

水浅泥深的浅滩区,施工船舶无法驶入,搭设施工栈桥成了“万里长征”第一步。

原来,大桥北侧施工海域为机场飞机起降线,限高158米,大型设备禁止驶入;南侧施工海域又是中华白海豚保护区,环保要求高;此外还有桥址水域的两处习惯性航道在施工期需保持通航,困难重重。

经过反复试验研究,项目团队决定以永久钢管桩作为基础,在场内整体加工后,通过船舶运输至桥位处,并用小型浮吊整体吊装,最终形成桥梁桩基装配式钻孔平台。“单个平台重约120吨,材料投入量远小于传统平台,并且省去了平台现场拼装等环节,施工更加环保。此外,一体化的结构形式也保障了平台拆除的可行性与便捷性。”厦门岛内侧海上标段负责人柴海峰解释说。

碧水清波,白鹭轻掠。要想让“巨龙”在海里站稳脚跟,建设者需要将每个桥墩内部的6根钢管桩打入海底岩层。施工海域风浪大、潮差高、岩层强度高,施工谈何容易?

“从办公室画图演算到记录试验模型的数据、再到现场试打,‘三点一线’的工作成为日常。我们的身体仿佛装了‘定时闹钟’,一到时间就奔赴下一个作业点。”海上施工负责人史虎彬回忆说。

终于,项目团队找到了利用潮差解决浅滩区打桩难题的办法:在高潮位时正常施工,低潮位时将钢管桩导向架下卧,使沉桩作业面下移,让钢管桩坐上“移动电梯”实现试打,稳扎海底;而在海中施工区,作业由栈桥转移至施工船上,建设者将沉桩限位架设计为三层,作业时通过收回上层导向架,锤组通过,达到中层抱桩臂的位置,中层抱桩臂推出。“这样一来,不管高低潮,钢管桩在自沉及锤击全过程都能始终在两层抱桩臂的限位下操作,施工精度得到了保证。”史虎彬说。打桩过程中,项目团队还进行了系统的科研攻关,形成了新的工法,为未来类似工程提供参考。

随着一根根钢管桩的顺利施工,墩台的施工紧随其后。根据施工步骤,作为预制墩台,在安装时就要将预留孔套入钢管桩内,同时焊接剪力键,使墩台稳固地屹立于东海之上。在此过程中,使预制承台在水下与钢管桩紧密连接,是确保施工顺利进行的关键。

项目团队在港珠澳大桥“充气胶囊+砂浆”止水方式的基础上,不断优化升级,最终通过试验,决定将止水装置设计成环形钢盘,确保受力均匀,再借鉴沉管隧道使用的橡胶止水带,达到更好的止水效果。同充气胶囊方式相比,橡胶+钢托盘柔性止水装置安装将更加简单,且无需潜水员和专用安装设备。

为确保密封效果,项目团队请来曾为中国空间站设计密封器材的橡胶研究所一同参与研发遇水膨胀橡胶,并不断调节橡胶圈尺寸和材料配比,使橡胶圈膨胀系数完美契合止水要求。“小胶圈”成功止住“万吨水”,“橡胶+钢托盘”柔性止水技术应用成功。“全桥138个后浇孔,所有止水施工均一次成功,未发生漏水、止水砂浆泄露等问题。”柴海峰自豪地说。

勠力同心解难题

厦门第二东通道是继港珠澳大桥后国内第二座采用竖向干接缝匹配预制工法的跨海大桥。跨海桥梁段遵循“工厂化、大型化、标准化、装配化”的建设理念,全线海中区主线桥总长约4.5公里,共需安装36榀钢箱梁作为桥面,包含目前国内最宽的整体吊装大节段钢箱梁。要把重达千吨的“大家伙”吊起,精准地坐落在桥墩上,将误差控制在毫米级,难度可想而知。

为确保项目顺利实施,一航局调配了参与港珠澳大桥、深中通道等国家重点工程吊装的4000吨起重船“一航津泰”、全回转700吨起重船“天威号”以及双独立系统混凝土拌合船“天砼号”等船机设备;同时,二航局研发出用于超大型钢箱梁的专用吊具。先进的施工设备各取所长、优势互补,全桥钢箱梁吊装施工实现了“1+1>2”的目的。

虽然吊具与起重船这对“最佳拍档”能够相互配合将钢箱梁平稳吊起,但由于桥型存在一定的坡度和弧度,要保证钢箱梁大小里程同步落位,在梁体安装前精确计算吊起后的空中姿态十分重要。

“一般情况下是采用配重块调整钢箱梁坡度及重心,但起吊后钢箱梁的倾斜角度就趋于固定,无法进行二次纠偏。”史虎彬一语道破其中的难点。经过反复试验研究,史虎彬针对厦门第二东通道的起吊方案,重新作出设计。项目团队在钢箱梁上安装临时水箱,通过调整水箱内水量调节各端点的重量,进而调整梁体在空中的姿态。“这个方法让倾斜度控制到了毫米级,保证了吊装全过程的安全性与可控性。”史虎彬说。

2022年9月12日,在建设团队紧密协作下,一榀长72米、宽53米、高3.5米,重达2197吨的钢箱梁顺利吊装完成,标志着全桥最宽、国内大节段吊装最宽钢箱梁顺利完成安装,同时也标志着大桥顺利实现合龙。

移花接木建隧道

翔安大桥的定位是打造厦漳泉一体化大通道,疏解城市交通压力。为了高效集约利用土地,项目团队采用了下沉式隧道建设方案,对地面层进行改造必不可少。

作为福建省体量最大的明挖隧道,施工作业面全部位于城市主干道,建设过程中需要穿越现有城市快速公交系统(BRT)高架桥,且临近现有埭辽水库,最近距离仅20米,施工过程中还不能影响市民和社会车辆正常通行。为此,这条长度为2835米的隧道成为了全线施工环境最复杂、施工组织最困难的控制性工程。

“下穿BRT高架桥,最可靠的方案是将施工区域受影响的BRT桥梁拆除。”标段总工程师刘建辉说:“但反复拆建不仅会增加施工周期及建设成本,还会影响BRT高架桥的正常运营。”

项目成立技术攻关团队,详细了解桩基结构类型、勘查桩基下部地质条件、测算原承台强度、分析相关受力情况后,创新制定了一套专属的BRT桥梁桩基托换技术方案。“根据方案,在修建隧道时先围着BRT桥梁桩基施工,等隧道完工、结构稳固后,再将隧道腔室内桩基截除,让隧道顶板‘移花接木’成为新的受力体,这样便能在不拆除既有桥墩、不影响BRT运营的情况下完成施工任务。”刘建辉说。

此外,项目邻水段施工作业时基坑涌水的问题也一度成为项目团队的困扰。项目安全负责人胡树说:“厦门市平均海拔极低,到了涨潮期,基坑的涌水量是平时的3倍,再加上地质为砂质粘性土,采用双排高压旋喷桩方案施工,只要一涌水便会携带泥沙喷涌而出,极易造成空洞和地面塌陷。”工艺改良迫在眉睫。

项目团队结合现场实际和涨潮的规律,多次进行配比试验,一套满足项目现场要求的注浆方案应运而生。项目团队在原有的双排高压旋喷桩方案外侧增设3层注浆防护,形成5层防护网,并向邻水段两侧各拓展100米,全面拦截基坑涌水。开挖过程中,项目团队还在距离既有桩基内侧预留1米厚的土体,按照“快开挖、快喷射”的原则,确保了隧道建设的安全。

厦门第二东通道将于1月17日通车,将极大缓解翔安隧道通勤压力,辐射、带动和服务岛外翔安、海沧地区发展,缩小岛内外差距,有力促进区域经济一体化,进一步完善海西经济区路网和厦门市城市路网,对构建我国东南沿海和海峡两岸综合运输枢纽,促进区域社会经济的发展具有积极的推动作用。

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